你确定你了解 JavaScript 的事件循环机制吗
SioValenti
8年前
<p><img src="https://simg.open-open.com/show/958975d2a697984e26a1d97ce3bbf9ec.png"></p> <p style="text-align:center">Event Loop</p> <p>JavaScript的学习零散而庞杂，因此很多时候我们学到了一些东西，但是却没办法感受到自己的进步，甚至过了不久，就把学到的东西给忘了。为了解决自己的这个困扰，在学习的过程中，我一直试图在寻找一条核心的线索，只要我根据这条线索，我就能够一点一点的进步。</p> <p>前端基础进阶正是围绕这条线索慢慢展开，而事件循环机制(Event Loop)，则是这条线索的最关键的知识点。所以，我就马不停蹄的去深入的学习了事件循环机制，并总结出了这篇文章跟大家分享。</p> <p>事件循环机制从整体上的告诉了我们所写的JavaScript代码的执行顺序。但是在我学习的过程中，找到的许多国内博客文章对于它的讲解浅尝辄止，不得其法，很多文章在图中画个圈就表示循环了，看了之后也没感觉明白了多少。但是他又如此重要，以致于当我们想要面试中高级岗位时，事件循环机制总是绕不开的话题。特别是ES6中正式加入了Promise对象之后，对于新标准中事件循环机制的理解就变得更加重要。这就很尴尬了。</p> <p>最近有两篇比较火的文章也表达了这个问题的重要性。</p> <p>但是很遗憾的是，大神们告诉了大家这个知识点很重要，却并没有告诉大家为什么会这样。所以当我们在面试时遇到这样的问题时，就算你知道了结果，面试官再进一步问一下，我们依然懵逼。</p> <p>在学习事件循环机制之前，我默认你已经懂得了如下概念，如果仍然有疑问，可以回过头去看看我以前的文章。</p> <ul> <li>执行上下文(Execution context)</li> <li>函数调用栈(call stack)</li> <li>队列数据结构(queue)</li> <li>Promise(我会在下一篇文章专门总结Promise的详细使用与自定义封装)</li> </ul> <p>因为chrome浏览器中新标准中的事件循环机制与nodejs几乎一样，因此此处就以整合nodejs一起来理解，其中会介绍到几个nodejs有，但是浏览器中没有的API，大家只需要了解就好，不一定非要知道她是如何使用。比如process.nextTick，setImmediate</p> <p>OK，那我就先抛出结论，然后以例子与图示详细给大家演示事件循环机制。</p> <ul> <li> <p>我们知道JavaScript的一大特点就是单线程，而这个线程中拥有唯一的一个事件循环。</p> <p>当然新标准中的web worker涉及到了多线程，我对它了解也不多，这里就不讨论了。</p> </li> <li> <p>JavaScript代码的执行过程中，除了依靠函数调用栈来搞定函数的执行顺序外，还依靠任务队列(task queue)来搞定另外一些代码的执行。</p> </li> </ul> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/cccdecfb63ad485f32923a3528af0c25.png"></p> <p style="text-align:center">队列数据结构</p> <ul> <li> <p>一个线程中，事件循环是唯一的，但是任务队列可以拥有多个。</p> </li> <li> <p>任务队列又分为macro-task（宏任务）与micro-task（微任务），在最新标准中，它们被分别称为task与jobs。</p> </li> <li> <p>macro-task大概包括：script(整体代码), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering。</p> </li> <li> <p>micro-task大概包括: process.nextTick, Promise, Object.observe(已废弃), MutationObserver(html5新特性)</p> </li> <li> <p>setTimeout/Promise等我们称之为任务源。而进入任务队列的是他们指定的具体执行任务。</p> <pre> <code class="language-javascript">// setTimeout中的回调函数才是进入任务队列的任务 setTimeout(function() { console.log('xxxx'); })</code></pre> </li> <li> <p>来自不同任务源的任务会进入到不同的任务队列。其中setTimeout与setInterval是同源的。</p> </li> <li> <p>事件循环的顺序，决定了JavaScript代码的执行顺序。它从script(整体代码)开始第一次循环。之后全局上下文进入函数调用栈。直到调用栈清空(只剩全局)，然后执行所有的micro-task。当所有可执行的micro-task执行完毕之后。循环再次从macro-task开始，找到其中一个任务队列执行完毕，然后再执行所有的micro-task，这样一直循环下去。</p> </li> <li> <p>其中每一个任务的执行，无论是macro-task还是micro-task，都是借助函数调用栈来完成。</p> </li> </ul> <p>纯文字表述确实有点干涩，因此，这里我们通过2个例子，来逐步理解事件循环的具体顺序。</p> <pre> <code class="language-javascript">// demo01 出自于上面我引用文章的一个例子，我们来根据上面的结论，一步一步分析具体的执行过程。 // 为了方便理解，我以打印出来的字符作为当前的任务名称 setTimeout(function() { console.log('timeout1'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('promise1'); for(var i = 0; i < 1000; i++) { i == 99 && resolve(); } console.log('promise2'); }).then(function() { console.log('then1'); }) console.log('global1');</code></pre> <p>首先，事件循环从宏任务队列开始，这个时候，宏任务队列中，只有一个script(整体代码)任务。每一个任务的执行顺序，都依靠函数调用栈来搞定，而当遇到任务源时，则会先分发任务到对应的队列中去，所以，上面例子的第一步执行如下图所示。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/812ac20d4cb4fdde83f8b267d2f01375.png"></p> <p style="text-align:center">首先script任务开始执行，全局上下文入栈</p> <p>第二步：script任务执行时首先遇到了setTimeout，setTimeout为一个宏任务源，那么他的作用就是将任务分发到它对应的队列中。</p> <pre> <code class="language-javascript">setTimeout(function() { console.log('timeout1'); })</code></pre> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/f53766eed9164799b5e21485f88bef28.png"></p> <p style="text-align:center">宏任务timeout1进入setTimeout队列</p> <p>第三步：script执行时遇到Promise实例。Promise构造函数中的第一个参数，是在new的时候执行，因此不会进入任何其他的队列，而是直接在当前任务直接执行了，而后续的.then则会被分发到micro-task的Promise队列中去。</p> <p>因此，构造函数执行时，里面的参数进入函数调用栈执行。for循环不会进入任何队列，因此代码会依次执行，所以这里的promise1和promise2会依次输出。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/9ed05d6efc0da717dc02ce1406dec453.png"></p> <p style="text-align:center">promise1入栈执行，这时promise1被最先输出</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/57f35d7342cd5f32e2ded7800e5926b5.png"></p> <p style="text-align:center">resolve在for循环中入栈执行</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/5901b775b1eebdf8094ffab2118336a6.png"></p> <p style="text-align:center">构造函数执行完毕的过程中，resolve执行完毕出栈，promise2输出，promise1页出栈，then执行时，Promise任务then1进入对应队列</p> <p>script任务继续往下执行，最后只有一句输出了globa1，然后，全局任务就执行完毕了。</p> <p>第四步：第一个宏任务script执行完毕之后，就开始执行所有的可执行的微任务。这个时候，微任务中，只有Promise队列中的一个任务then1，因此直接执行就行了，执行结果输出then1，当然，他的执行，也是进入函数调用栈中执行的。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/a1d901b9302a0874c42d65a124e257ea.png"></p> <p style="text-align:center">执行所有的微任务</p> <p>第五步：当所有的micro-tast执行完毕之后，表示第一轮的循环就结束了。这个时候就得开始第二轮的循环。第二轮循环仍然从宏任务macro-task开始。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/a41fe001cc0be7c377930e934a043130.png"></p> <p style="text-align:center">微任务被清空</p> <p>这个时候，我们发现宏任务中，只有在setTimeout队列中还要一个timeout1的任务等待执行。因此就直接执行即可。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/b373dc2fc06380872ba1fb2e224fccec.png"></p> <p style="text-align:center">timeout1入栈执行</p> <p>这个时候宏任务队列与微任务队列中都没有任务了，所以代码就不会再输出其他东西了。</p> <p>那么上面这个例子的输出结果就显而易见。大家可以自行尝试体会。</p> <p>这个例子比较简答，涉及到的队列任务并不多，因此读懂了它还不能全面的了解到事件循环机制的全貌。所以我下面弄了一个复制一点的例子，再给大家解析一番，相信读懂之后，事件循环这个问题，再面试中再次被问到就难不倒大家了。</p> <pre> <code class="language-javascript">// demo02 console.log('golb1'); setTimeout(function() { console.log('timeout1'); process.nextTick(function() { console.log('timeout1_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('timeout1_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('timeout1_then') }) }) setImmediate(function() { console.log('immediate1'); process.nextTick(function() { console.log('immediate1_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('immediate1_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('immediate1_then') }) }) process.nextTick(function() { console.log('glob1_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('glob1_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('glob1_then') }) setTimeout(function() { console.log('timeout2'); process.nextTick(function() { console.log('timeout2_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('timeout2_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('timeout2_then') }) }) process.nextTick(function() { console.log('glob2_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('glob2_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('glob2_then') }) setImmediate(function() { console.log('immediate2'); process.nextTick(function() { console.log('immediate2_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('immediate2_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('immediate2_then') }) })</code></pre> <p>这个例子看上去有点复杂，乱七八糟的代码一大堆，不过不用担心，我们一步一步来分析一下。</p> <p>第一步：宏任务script首先执行。全局入栈。glob1输出。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/4740f51ca049912aa336f20ced045c29.png"></p> <p style="text-align:center">script首先执行</p> <p>第二步，执行过程遇到setTimeout。setTimeout作为任务分发器，将任务分发到对应的宏任务队列中。</p> <pre> <code class="language-javascript">setTimeout(function() { console.log('timeout1'); process.nextTick(function() { console.log('timeout1_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('timeout1_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('timeout1_then') }) })</code></pre> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/94891bffbfca8ff4fee4bbccf839a4fc.png"></p> <p style="text-align:center">timeout1进入对应队列</p> <p>第三步：执行过程遇到setImmediate。setImmediate也是一个宏任务分发器，将任务分发到对应的任务队列中。setImmediate的任务队列会在setTimeout队列的后面执行。</p> <pre> <code class="language-javascript">setImmediate(function() { console.log('immediate1'); process.nextTick(function() { console.log('immediate1_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('immediate1_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('immediate1_then') }) })</code></pre> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/ec84ae8bad556d756a850ce7acf71a8f.png"></p> <p style="text-align:center">进入setImmediate队列</p> <p>第四步：执行遇到nextTick，process.nextTick是一个微任务分发器，它会将任务分发到对应的微任务队列中去。</p> <pre> <code class="language-javascript">process.nextTick(function() { console.log('glob1_nextTick'); })</code></pre> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/f68f6854c5bd05c6ac9f4fe8bba33371.png"></p> <p style="text-align:center">nextTick</p> <p>第五步：执行遇到Promise。Promise的then方法会将任务分发到对应的微任务队列中，但是它构造函数中的方法会直接执行。因此，glob1_promise会第二个输出。</p> <pre> <code class="language-javascript">new Promise(function(resolve) { console.log('glob1_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('glob1_then') })</code></pre> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/03e5890b8ddaf992e04ad114d9474c73.png"></p> <p style="text-align:center">先是函数调用栈的变化</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/164783200b59ebd27a1436e7ff3232d9.png"></p> <p style="text-align:center">然后glob1_then任务进入队列</p> <p>第六步：执行遇到第二个setTimeout。</p> <pre> <code class="language-javascript">setTimeout(function() { console.log('timeout2'); process.nextTick(function() { console.log('timeout2_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('timeout2_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('timeout2_then') }) })</code></pre> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/e1e4269bad1a8eb6eecf886ab1e7913e.png"></p> <p style="text-align:center">timeout2进入对应队列</p> <p>第七步：先后遇到nextTick与Promise</p> <pre> <code class="language-javascript">process.nextTick(function() { console.log('glob2_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('glob2_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('glob2_then') })</code></pre> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/60dfe1f74e715bc46655eb40aaf1c114.png"></p> <p style="text-align:center">glob2_nextTick与Promise任务分别进入各自的队列</p> <p>第八步：再次遇到setImmediate。</p> <pre> <code class="language-javascript">setImmediate(function() { console.log('immediate2'); process.nextTick(function() { console.log('immediate2_nextTick'); }) new Promise(function(resolve) { console.log('immediate2_promise'); resolve(); }).then(function() { console.log('immediate2_then') }) })</code></pre> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/e1c3b7a4767562738cd8dd66db87867c.png"></p> <p style="text-align:center">nextTick</p> <p>这个时候，script中的代码就执行完毕了，执行过程中，遇到不同的任务分发器，就将任务分发到各自对应的队列中去。接下来，将会执行所有的微任务队列中的任务。</p> <p>其中，nextTick队列会比Promie先执行。nextTick中的可执行任务执行完毕之后，才会开始执行Promise队列中的任务。</p> <p>当所有可执行的微任务执行完毕之后，这一轮循环就表示结束了。下一轮循环继续从宏任务队列开始执行。</p> <p>这个时候，script已经执行完毕，所以就从setTimeout队列开始执行。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/0fd73b603bf84c95185b38a700caeb74.png"></p> <p style="text-align:center">第二轮循环初始状态</p> <p>setTimeout任务的执行，也依然是借助函数调用栈来完成，并且遇到任务分发器的时候也会将任务分发到对应的队列中去。</p> <p>只有当setTimeout中所有的任务执行完毕之后，才会再次开始执行微任务队列。并且清空所有的可执行微任务。</p> <p>setTiemout队列产生的微任务执行完毕之后，循环则回过头来开始执行setImmediate队列。仍然是先将setImmediate队列中的任务执行完毕，再执行所产生的微任务。</p> <p>当setImmediate队列执行产生的微任务全部执行之后，第二轮循环也就结束了。</p> <p>大家需要注意这里的循环结束的时间节点。</p> <p>当我们在执行setTimeout任务中遇到setTimeout时，它仍然会将对应的任务分发到setTimeout队列中去，但是该任务就得等到下一轮事件循环执行了。例子中没有涉及到这么复杂的嵌套，大家可以动手添加或者修改他们的位置来感受一下循环的变化。</p> <p>OK，到这里，事件循环我想我已经表述得很清楚了，能不能理解就看读者老爷们有没有耐心了。我估计很多人会理解不了循环结束的节点。</p> <p>当然，这些顺序都是v8的一些实现。我们也可以根据上面的规则，来尝试实现一下事件循环的机制。</p> <pre> <code class="language-javascript">// 用数组模拟一个队列 var tasks = []; // 模拟一个事件分发器 var addFn1 = function(task) { tasks.push(task); } // 执行所有的任务 var flush = function() { tasks.map(function(task) { task(); }) } // 最后利用setTimeout/或者其他你认为合适的方式丢入事件循环中 setTimeout(function() { flush(); }) // 当然，也可以不用丢进事件循环，而是我们自己手动在适当的时机去执行对应的某一个方法 var dispatch = function(name) { tasks.map(function(item) { if(item.name == name) { item.handler(); } }) } // 当然，我们把任务丢进去的时候，多保存一个name即可。 // 这时候，task的格式就如下 demoTask = { name: 'demo', handler: function() {} } // 于是，一个订阅-通知的设计模式就这样轻松的被实现了</code></pre> <p>这样，我们就模拟了一个任务队列。我们还可以定义另外一个队列，利用上面的各种方式来规定他们的优先级。</p> <p>因此，在老的浏览器没有支持Promise的时候，就可以利用setTimeout等方法，来模拟实现Promise，具体如何做到的，下一篇文章我们慢慢分析。</p> <p> </p> <p> </p> <p>来自：http://www.jianshu.com/p/12b9f73c5a4f</p> <p> </p>